Erfordert Null-Wissen-Beweis Interaktion? Wie kann man Nicht-Interaktion erreichen?

Einführung in Zero-Knowledge-Beweise

Zero-Knowledge-Proofs (ZKPS) sind kryptografische Protokolle, die es einer Partei, dem Prover, einer anderen Partei, dem Überprüfer, ermöglichen, dass eine bestimmte Aussage wahr ist, ohne Informationen über die Gültigkeit der Aussage selbst zu enthüllen. Das Konzept von Null-Wissen-Proofs wurde in den 1980er Jahren eingeführt und ist seitdem zu einem Eckpfeiler im Bereich der Kryptographie geworden, insbesondere innerhalb des Kryptowährungsökosystems. Einer der kritischen Aspekte von ZKPS ist die Anforderung für die Wechselwirkung zwischen dem Prover und dem Verifizierer. In vielen praktischen Anwendungen, insbesondere in Blockchain- und Kryptowährungssystemen, werden jedoch nicht interaktive Null-Knowledge-Proofs (NIZKPS) aufgrund ihrer Effizienz und Skalierbarkeit bevorzugt.

Die Notwendigkeit einer Interaktion bei herkömmlichen Null-Wissen-Beweisen

In herkömmlichen Null-Wissen-Beweisen ist die Interaktion eine grundlegende Komponente. Der Prover und der Verifizierer betreiben eine Reihe von Börsen, in denen der Prover auf Herausforderungen reagiert, die vom Verifizierer gestellt werden. Diese Hin- und Her-Kommunikation stellt sicher, dass der Überprüfer von der Wahrheit der Aussage überzeugt werden kann, ohne zusätzliche Informationen zu erlernen. In den klassischen ZK-SNARKs (Zero-wissenskenntnislose nicht-interaktive Wissensargumente) erforderten die anfänglichen Versionen mehrere Interaktionsrunden, um die Gültigkeit des Proofs festzustellen. Diese Wechselwirkung ist entscheidend, da es dem Überprüfer den Prover auf unterschiedliche Weise herausfordern kann, um sicherzustellen, dass der Prover nicht durch Vorbereitung von Antworten schummeln kann.

Nicht-Interaktion in Zero-Knowledge-Beweisen erreichen

Um die Nicht-Interaktion in Null-Wissen-Beweisen zu erreichen, wurden verschiedene Techniken entwickelt. Die primäre Methode beinhaltet die Verwendung einer gemeinsamen Referenzzeichenfolge (CRS) , die eine öffentlich bekannte zufällige Zeichenfolge ist, auf die sowohl der Prover als auch auf den Verifizierer zugreifen können. Der Prover verwendet diese Zeichenfolge, um einen Beweis zu erzeugen, und der Überprüfer überprüft ihn die Gültigkeit des Proofs. Dieser Ansatz beseitigt die Notwendigkeit mehrerer Interaktionsrunden, da der Beweis in einem einzigen Schritt erzeugt und verifiziert werden kann.

Die Rolle der gemeinsamen Referenzzeichenfolge

Die gemeinsame Referenzzeichenfolge spielt eine entscheidende Rolle bei nicht interaktiven Null-Wissen-Proofs. Es wird mit einem vertrauenswürdigen Setup -Prozess generiert, bei dem eine Gruppe von Teilnehmern zusammenarbeitet, um die Zeichenfolge zu erstellen. Die Sicherheit des Systems beruht auf der Annahme, dass mindestens ein Teilnehmer des Setup -Prozesses ehrlich ist und die geheimen Informationen, die zum Generieren der CRS verwendet werden, nicht bekannt geben. Sobald die CRS festgelegt sind, kann es von jedem Prover und Verifier verwendet werden, um Beweise ohne weitere Interaktion zu erzeugen und zu überprüfen.

Implementierung von nicht interaktiven Null-Knowledge-Beweisen

Um nicht interaktive Null-Wissen-Beweise implementieren, werden die folgenden Schritte normalerweise befolgt:

• Generieren Sie die gemeinsame Referenzzeichenfolge : Es wird ein vertrauenswürdiges Setup durchgeführt, um die CRS zu erstellen. Dies beinhaltet mehrere Parteien, die zufällige Werte generieren und diese auf eine Weise kombinieren, die die Sicherheit des Systems gewährleistet.
• Erstellen Sie den Beweis : Der Prover verwendet die Anweisung, um nachgewiesen zu werden, und die CRS, um einen Beweis zu generieren. Dieser Beweis ist eine prägnante Darstellung der Gültigkeit der Aussage.
• Überprüfen Sie den Beweis : Der Überprüfer verwendet dieselben CRs und den vom Prover bereitgestellten Beweis, um die Gültigkeit der Erklärung zu überprüfen. Wenn der Beweis gültig ist, ist der Überprüfer von der Wahrheit der Aussage überzeugt, ohne zusätzliche Informationen zu lernen.

Praktische Anwendungen in Kryptowährungen

Nicht interaktive Null-Wissen-Beweise haben im Kryptowährungsraum signifikante Anwendungen festgestellt, insbesondere in von Privatsphäre fokussierten Kryptowährungen wie ZCASH . ZCASH verwendet ZK-Snarks, um private Transaktionen zu ermöglichen, wobei der Absender, der Empfänger und der Betrag aus der öffentlichen Sicht abgeschirmt sind. Die nicht interaktive Natur dieser Beweise ermöglicht eine effiziente Transaktionsverarbeitung in der Blockchain, da Knoten die Gültigkeit von Transaktionen überprüfen können, ohne mit den Transaktionen zu interagieren.

Technische Details von ZK-Snarks

ZK-SNARKs sind ein spezifischer Typ von nicht-interaktiven Null-Wissen-Beweisen, der für Blockchain-Anwendungen besonders gut geeignet ist. Sie sind prägnant , was bedeutet, dass die Beweisgröße und die Überprüfungszeit sehr gering sind, was sie für die Verwendung in ressourcenbezogenen Umgebungen wie Blockchains effizient macht. Der Prozess der Erzeugung und Überprüfung eines ZK-Snarks umfasst mehrere komplexe mathematische Operationen, einschließlich elliptischer Kurvenpaarungen und Polynomverpflichtungen . Diese Vorgänge ermöglichen es dem Prover, die Anweisung auf eine Weise zu codieren, die vom Verifizierer effizient überprüft werden kann.

Herausforderungen und Überlegungen

Während nicht interaktive Null-Wissen-Proofs erhebliche Vorteile bieten, sind sie auch mit Herausforderungen verbunden. Das vertrauenswürdige Setup, das für die Erzeugung der gemeinsamen Referenzzeichenfolge erforderlich ist, ist ein potenzieller Anfälligkeitspunkt, da jeder Kompromiss während dieses Prozesses die Sicherheit des gesamten Systems untergraben könnte. Darüber hinaus kann die rechnerische Komplexität der Erzeugung und Überprüfung von Beweisen hoch sein, obwohl die laufende Forschung darauf abzielt, die Effizienz dieser Protokolle zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen

F: Können Null-Wissen-Beweise für andere Zwecke als die Privatsphäre in Kryptowährungen verwendet werden?

A: Ja, Null-Knowledge-Proofs haben Anwendungen über die Privatsphäre in Kryptowährungen hinaus. Sie können zur Identitätsprüfung, zur sicheren Berechnung der Mehrparteien und sogar in Abstimmungssystemen verwendet werden, um die Integrität des Abstimmungsprozesses sicherzustellen, ohne einzelne Stimmen zu enthüllen.

F: Wie vergleichen sich die Sicherheit von nicht interaktiven Null-Knowledge-Proofs mit interaktiven?

A: Die Sicherheit von nicht interaktiven Null-Wissen-Beweisen wird allgemein als so robust angesehen wie interaktive, vorausgesetzt, die gemeinsame Referenzzeichenfolge wird sicher generiert. Der Hauptunterschied liegt in der Effizienz und Skalierbarkeit, wobei nicht interaktive Nachweise für groß angelegte Anwendungen besser geeignet sind.

F: Gibt es Alternativen zur gemeinsamen Referenzzeichenfolge zum Erreichen von Nicht-Interaktion?

A: Ja, es gibt Alternativen wie zufällige Orakel und Kenntnisse der Exponentenannahmen . Diese Methoden können auch verwendet werden, um Nicht-Interaktion zu erreichen, aber sie sind mit ihren eigenen Annahmen und Sicherheitsüberlegungen ausgestattet.

F: Wie wirken sich Null-Wissen-Beweise auf die Skalierbarkeit von Blockchain-Netzwerken aus?

A: Null-Wissen-Beweise können die Skalierbarkeit von Blockchain-Netzwerken erheblich verbessern, indem die Datenmenge reduziert werden, die auf der Blockchain gespeichert und verifiziert werden müssen. Dies ist besonders vorteilhaft für von Privatsphäre fokussierte Kryptowährungen, bei denen die Beweise kurz und effizient sein können, was eine schnellere Transaktionsverarbeitung und niedrigere Speicheranforderungen ermöglicht.